飲料自動售賣機(jī)設(shè)計(jì)含開題及8張CAD圖,飲料,自動,售賣,設(shè)計(jì),開題,cad 英文譯文報(bào)告用紙 機(jī)電一體化在汽車上的應(yīng)用 F.Ansorge,K-F.Becker,B.Michel,R.Leutenbauer,V.GroBer,H.Reichl 摘要： 機(jī)械微電子和集成系統(tǒng)是很有潛力的領(lǐng)域，基于相似系統(tǒng)組件的原則和對至少一種材料元素或者源于系統(tǒng)壓縮水平的原理，它能提供廉價(jià)的系統(tǒng)解決方案。與現(xiàn)存的解決方案相比，這些系統(tǒng)方案表現(xiàn)得更智能和可靠。隨著器件越來越智能，用于連接電機(jī)、傳感器或者執(zhí)行器必需的連接線路的數(shù)量減少了。本文展現(xiàn)給你的是與發(fā)明于Fraunhofer IZM的機(jī)電系統(tǒng)相匹配的系統(tǒng)解決方案和加工技術(shù)。為減少封裝體積，先進(jìn)的封裝技術(shù)諸如輕型芯片和CSP技術(shù)將被采用，為了增強(qiáng)可靠性和增加機(jī)械密封性，加工工藝諸如傳遞模塑工藝，傳遞模塑工藝與注塑模成型工藝的組合工藝或者基于LTCC模塊化的封裝工藝將被采用。第一個是應(yīng)用于自動化諸如窗戶升降或者遮陽屏風(fēng)為電機(jī)控制而設(shè)計(jì)的多芯片模塊。應(yīng)用了虛擬觀念譬如引線框架和集成開關(guān)，這種模塊至消除了三個相互連接層。這種封裝能抵抗在自動化應(yīng)用中的惡劣環(huán)境。另一種被稱為TB-BGA或者相對堆疊的機(jī)電封裝工藝是一種3D解決方案，其中用到了在數(shù)據(jù)傳輸和控制方面必需的全套電子器件和壓力傳感器。這種封裝涉及到關(guān)于彎曲的CSP技術(shù)。隨著由于CSP-CSP封裝技術(shù)的應(yīng)用而單位體積功能的增強(qiáng)，這種封裝技術(shù)消除了潛在層和減小了來自傳感器發(fā)送裝置未放大信號的大信號距離。這種機(jī)電封裝將會在本文中詳細(xì)討論。特別地，我們將從價(jià)格、可靠性并根據(jù)“可靠性設(shè)計(jì)”展示微機(jī)電系統(tǒng)在自動化和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中的巨大潛力。 1 機(jī)電系統(tǒng)開發(fā)的基本條件 機(jī)電系統(tǒng)的開發(fā)對未來電子的發(fā)展至關(guān)重要。更加復(fù)雜的應(yīng)用要求對過去增加的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。相應(yīng)的在靈活性和功能性方面的增強(qiáng)對微機(jī)電的發(fā)展是唯一可行的辦法。 在相關(guān)領(lǐng)域個人之間的相互協(xié)作也是一個必不可少的條件。為了恰當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)機(jī)械傳熱，電子機(jī)械仿真以及設(shè)計(jì)必須協(xié)調(diào)。這種封裝適用于在機(jī)械零部件中與電子一起工作并被作為子系統(tǒng)的宏觀系統(tǒng)部分中的最佳位置。這種封裝與產(chǎn)生所有需要的和功能的軟件圖片部分同等重要，特別是在計(jì)劃和開發(fā)階段。這是縮短開發(fā)周期很理想的方法，而且還可以同時(shí)優(yōu)化最終系統(tǒng)。 1.1 汽車上的目標(biāo)溫度范圍 另一個重要的要求是機(jī)電組件可靠性增強(qiáng)問題。比如在汽車發(fā)動機(jī)中的電子元器件必須在達(dá)到200℃和極限溫度循環(huán)中能繼續(xù)正常工作。 應(yīng)用于這些位置的組件必須有較高的性價(jià)比，與此同時(shí)，它還應(yīng)該能勝任在汽車整個技術(shù)生命周期中的任務(wù)。它們應(yīng)該被組裝得重量輕并且緊湊。所有這些都可以在實(shí)現(xiàn)，只要把子模作為智能子系統(tǒng)的零部件并且互連，這種互連水平已經(jīng)被減到了一個極限小的程度。所用的材料和采用的處理方案必須認(rèn)真加以協(xié)調(diào)以滿足特別是獲得最高可能的標(biāo)準(zhǔn)和可靠性的要求。也就是說，除了要保證單個元器件的質(zhì)量外，用于將各個元器件組合并封裝的方法也很重要，因?yàn)樗苯佑绊懖Q定集成件的功能和質(zhì)量。 1.2 新型聚合物材料 在關(guān)注微機(jī)電應(yīng)用的同時(shí)，還有一些廣泛應(yīng)用于封裝新增的要求需要回應(yīng)。這種回應(yīng)方案應(yīng)該能抵抗大溫度范圍與惡劣環(huán)境而運(yùn)動和感應(yīng)元器件的集成仍然不失去封裝性能的要求。 圖1 對上圖中部分英文的注解：Injection Molding：注塑模成型工藝 Hot melt：熱熔化工藝 Tranfermolding：傳遞模成型工藝 combination of technologies：組合成型工藝 應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)的典型材料是環(huán)氧樹脂，它的化學(xué)基是一種基于酚醛樹脂的多性能的環(huán)氧低聚物。這些材料都有超過200℃的軟化溫度，因而它們有短期在高溫下工作的潛力。對系統(tǒng)方案優(yōu)化的長期穩(wěn)定性的評估是微機(jī)電中心一直都關(guān)注的話題。微機(jī)電系統(tǒng)長久的潛力都決定于先進(jìn)熱塑性材料的應(yīng)用。過去這些熱塑性材料在電子封裝方面比直接應(yīng)用于微機(jī)電更廣泛。在直接系統(tǒng)運(yùn)作中這些材料的熱塑性正好符合一些條件。為了保留多功能封裝兩種加工工藝都必須被組合于兩個或多個元件的封裝組合，如圖1所示。 微機(jī)電系統(tǒng)中熱塑性熱熔材料的應(yīng)用降低了加工溫度，而且這些材料性價(jià)比也較高。Fraunhofer IZT的研究就是關(guān)于微機(jī)電系統(tǒng)直接用熱塑性材料、熱塑性電路板、MID設(shè)備如輕型芯片和SMD組件熱塑性新型材料的。對機(jī)電系統(tǒng)微型化很重要的其他一些領(lǐng)域的研究就是晶圓水平的封裝。 1.3 處理方案的選擇 為了選擇好材料和處理方案，很多想法都是有價(jià)值的。標(biāo)準(zhǔn)操作過程中的處理，一種在特定條件下設(shè)計(jì)以減少影響因素又相互聯(lián)系的相似過程和技術(shù)。與此同時(shí)，為機(jī)電產(chǎn)品的某些工藝和材料的適用性做出一個普遍行之有效的提案是非常困難的。只有同時(shí)涉及到單個產(chǎn)品和它們在系統(tǒng)中明確相符的特性的建議才是有價(jià)值的。 圖2 2 機(jī)械電子（機(jī)電一體化）的應(yīng)用 2.1 機(jī)電一體化中的模塊化機(jī)構(gòu)系統(tǒng) 在一個由BMBF贊助的工程項(xiàng)目的研發(fā)過程中，專注于可靠性和微集成技術(shù)的Fraunhofer機(jī)構(gòu)為子系統(tǒng)發(fā)明了一種模塊化機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。它是一個包含了傳感器元件、單片處理器、執(zhí)行器和總線技術(shù)的空間立體可堆疊單片組件?？紤]到在系統(tǒng)中要用到它們的功能，這些組件被封裝在一起。他們生產(chǎn)了標(biāo)準(zhǔn)化元件，這些元件可以通過軟焊錫焊的方式進(jìn)行組裝，因而也導(dǎo)致了不同連接工藝數(shù)量的減少。 基于彎曲成型工藝，堆疊成型的方案提供了通過直接接觸穿通或者邦線或者輕型芯片技術(shù)和SMD元件集成技術(shù)插入單個集成電路。多芯片模塊可以用不同的接觸工藝制作。 這個封裝的成型增加了從簡單產(chǎn)品到如圖3所示與模塊機(jī)構(gòu)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)的多功能產(chǎn)品的封裝形式范圍。到執(zhí)行器的連接可通過對器件的直接集成來完成。 圖3 同樣是這種技術(shù)，它還可以用來設(shè)計(jì)芯片尺寸封裝（CSPS）。傳感器之間必要的連接可以通過使用空腔封裝（CavityPack）（如圖2所示）。來實(shí)現(xiàn)。 這種系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于工程領(lǐng)域。由于采用了上面所說的新型封裝技術(shù)堆疊成型工藝獲得了非常高的穩(wěn)定性，特別是在高溫應(yīng)用領(lǐng)域中。如此一來，我們就可以通過采用標(biāo)準(zhǔn)模塊相應(yīng)減少開發(fā)和質(zhì)檢成本，所以它使得高薪技術(shù)在特定領(lǐng)域的應(yīng)用變得經(jīng)濟(jì)可行。 2.2 為汽車設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化方案 在一個由BMW AG和Fraunhofer-IZM共同贊助的工程項(xiàng)目的研發(fā)過稱中，一個包含了邏輯控制、總線連接和傳感器設(shè)備的H橋電路已經(jīng)被發(fā)明出來，如圖3所示。功率集成電路的應(yīng)用要求采用針對封裝相應(yīng)的散熱方案?；ミB水平數(shù)量的減少是我們的一個目的。功率半導(dǎo)體有更多的優(yōu)勢：與繼電器相比，它們用潛在的更少空間并且非常適合于軟件控制。與傳統(tǒng)方案相比，一旦42V電路板網(wǎng)絡(luò)被安裝，這將成為一個特別與眾不同的優(yōu)勢。 由于采用了構(gòu)成直插的銅引線框架的散熱層和安置在封裝底層右邊的發(fā)動機(jī)，熱量處理功能被完美地實(shí)現(xiàn)了。電機(jī)塊有活躍的冷卻系效果。這種集成的散熱方案提供了優(yōu)化的空間立體電子取代傳統(tǒng)牽引驅(qū)動系統(tǒng)。高度的集成導(dǎo)致了立體空間50%的減少。 3 總結(jié)和展望 機(jī)械電子（機(jī)電一體化）將來的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)C(jī)器人和工業(yè)工程等。機(jī)器和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大的變化。被編程能自主學(xué)習(xí)的智能機(jī)器人將可以通過無線方式相互交流，而且還能自動發(fā)明針對復(fù)雜問題的解決方案。它們將可以用于太空探索。更多極限功能諸如到我們無法進(jìn)去的機(jī)器進(jìn)行維修工作或者作為醫(yī)院的服務(wù)工作人員工作等將被發(fā)揮出來。 隨著微機(jī)電技術(shù)最大潛力的發(fā)揮，醫(yī)療技術(shù)將被視為一種市場產(chǎn)品。這種技術(shù)在微細(xì)擴(kuò)散性手術(shù)方面應(yīng)用的增加已經(jīng)為醫(yī)療事業(yè)做出了很大的貢獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn)： 1. 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